加拿大人类结核病相关山羊分枝杆菌菌株的基因组草图序列研究

山羊分枝杆菌（Mycobacterium caprae）是人和动物结核病的病原体。目前人源菌株基因组序列较少，流行病学认知不足。本文中，研究人员对加拿大魁北克省和艾伯塔省患者分离的两株临床菌株进行基因组测序，获得高质量草图序列，为该菌流行病学研究及诊断开发提供支撑。

　　

山羊分枝杆菌（Mycobacterium caprae）最初于 1999 年被提议为结核分枝杆菌（M. tuberculosis）山羊亚种¹，后升级为独立物种²，可引起家畜、野生动物和人类结核病^3-7。最新命名法将其描述为动物适应性谱系 “La2”⁸。目前人源山羊分枝杆菌基因组序列有限，其流行病学仍不明确。本研究中，两株临床菌株 300103 和 800347 分别于 2002 年（加拿大魁北克省）和 2008 年（加拿大艾伯塔省）从结核病患者腹腔积液和痰液样本中分离。省级实验室分别在 37℃需氧条件下，将原始培养物 300103 和 800347 在罗氏培养基斜面上培养 2 周，在 BD BACTEC 460 系统的 BACTEC 管中培养 1 周，随后将培养物送至国家分枝杆菌参考中心进行鉴定。通过 Aranaz 等²描述的 pncA、katG 和 gyrA 基因突变特殊组合，以及山羊分枝杆菌特异性的 gyrB^2,9和 LeuS 基因⁹中其他独特突变，确认了菌株身份。使用 BACTEC 460 系统对一线药物（即异烟肼、利福平、乙胺丁醇和吡嗪酰胺）进行表型药物敏感性试验（DST）。使用含 6%（w/v）Chelex 树脂的 InstaGene Matrix⁹提取基因组 DNA（Bio-Rad#7326030；美国加利福尼亚州），并通过 Illumina MiSeq 平台（Illumina 公司）和 Illumina DNA 制备试剂盒进行测序，生成 2×150 bp 测序读长。原始测序读长通过 FastQC¹⁰和 SMALT（https://www.sanger.ac.uk/tool/smalt-0/）在 Galaxy¹¹工作流程中进行质量检查。在 IRIDA¹²中通过 Shovill v.1.0.4 对读长进行处理，该工具使用 SPAdes v.3.14.1 进行从头组装¹³，并使用 QUAST 进行组装评估¹⁴。基因组注释由美国国家生物技术信息中心（NCBI）原核基因组注释管道 2024-07-18.build7555¹⁵完成，PGAP 中整合的 CheckM v.1.2.3 用于评估基因组质量。Mykrobe v.0.10.0¹⁶和 TBProfiler v.6.4.0¹⁷用于预测抗菌药物耐药性，除非另有说明，所有软件均使用默认参数。

组装和注释统计数据见表 1。山羊分枝杆菌菌株 300103 和 800347 的基因组分别包含 4,101 和 4,102 个预测编码 DNA 序列（CDS），具有高 G+C 含量（65.5%）。每个菌株含有 45 个 tRNA 和 3 个完整 rRNA（5S、16S 和 23S 各 1 个拷贝）。通过 FastANI（v1.33）¹⁸将 300103 和 800347 与参考菌株山羊分枝杆菌 ATCC BAA-824^2,19进行全基因组比较，平均核苷酸同一性分别为 99.93% 和 99.94%。预测菌株对吡嗪酰胺、异烟肼、利福平和乙胺丁醇完全敏感，这些结果与表型 DST 一致。

致谢：作者感谢国家分枝杆菌参考中心成员，特别是 Morgan Hiebert，以及 DNA 测序核心服务部门对本项目的技术支持。本研究由加拿大公共卫生署资助的基因组研究与发展倡议（GRDI-07）计划支持。